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实际测量三相直流无刷电机反电动势波形

赵云 发布于 2021-10-25 14:13
收藏 1 回复 0 浏览 5124 原创

一、前言

很多人在开发有霍尔传感器方波控制时,在如何准确确定出三相绕组的通电顺序方面存在疑惑,在网上找了很多资料都是只给出了相序表,但是真正拿过来引用时却往往对应不了自己的电机,导致项目开发过程的前期就遇到了困难,也让很多工程师在这个方面捉摸不透,无法得到一个准确的方法来作为开发的参考。

那么基于这样的原因,这里就打算通过几期文章及配套视频来一步步给大家讲解整个从拿到一个新电机,到测量反电动势波形,再到确定绕组的通电顺序,最后利用驱动板验证我们的测试全流程实战过程。也期望通过这几期的内容分享让大家掌握这种方法,为以后的项目开发节省时间。

本篇文章,作为一个前期准备,先掌握电机反电动势波形的准确测量方法。当然文章中的方法只是我们的经验总结,供大家参考,起到一个抛砖引玉的作用,如果大家有更好的方法,也欢迎大家能够分享。


二、准备工作

1.待测电机与拖动电机,两者连接关系如下图一所示:

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图一:待测电机与拖动电机连接示意图

上图一中的待测电机用于测量反电动势使用,而拖动电机用于将待测电机拖动,这样便于我们能够清晰的观察到待测电机的反电动势波形。图一中的连接方式不是最佳的,电机轴与轴之间最好能使用联轴器进行连接,因为手上没有合适的联轴器(联轴器的形状可以参考下图二),所以我使用胶带临时固定一下。

当然,拖动待测电机的方式也不局限于这种,也可以使用其它的拖动装置或方法(有使用电钻跟待测电机连接,也有用手转动电机轴然后观察反电动势波形(这种方法反电动势波形很不均匀,故不推荐),还有先给电机通电旋转,然后断电,利用断电后电机旋转到停止的过程测量放电动势波形),只要能让待测电机匀速旋转即可。

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图二:电机联轴器实物图

2.拖动电机驱动板,如下图三所示:

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图三:拖动电机驱动板实物连接图

驱动板选用张飞实战电子BLDC课程配套驱动板,板中已经预先烧录好了有霍尔传感器方波控制代码,在反电动势波形测量中,我们就可以通过这块驱动板将拖动电机拖动旋转起来。

3.三个120K插件电阻,如下图四所示:

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图四:三个120K插件电阻实物图

三个120K插件电阻可以用于跟三相电机的三相线进行连接,用于模拟电机中心点,便于测量电机的相反电动势。当然这三个电阻也可以选择其它的阻值,满足几百K都行。电阻跟电机相线的连接关系如下图五所示:

图片5.png 

图五:电阻跟电机相线实物连接图

4.示波器

示波器是我们看波形的必备工具,所以没有示波器的话,大家就没办法做这个实验了,如果大家期望在研发的道路上深入,建议还是能够入手一台示波器。下图是我们使用的一台四通道的示波器,如下图六所示:

图片6.png 

图六:示波器实物图

至此我们的准备工作就结束了,下面我们就准备开始上电将电机拖动起来,使用示波器观察反电动势波形了。


三、动手实测波形

1.测量相反电动势波形

将示波器的三个通道探头的钩子分别勾到电机三相线的U/V/W,夹子夹在中心点N,具体的连接如下图七所示:

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图七:测量三相相反电动势波形硬件实物连接图

连接好之后,我们通过驱动板将拖动电机拖动旋转起来,此时我们在示波器上就可以直观的看到三相相反电动势的实际波形图了,实测波形如下图八所示:

图片8.png 

图八:三相相反电动势波形测量图

2.测量线反电动势波形

将示波器的通道一的钩子勾到电机三相绕组的U相,夹子夹到V相,通道二钩子勾到电机三相绕组的W相,夹子夹到V相,此时可以测量得到UV/WV两个线反电动势的实际波形,实物连接图如下图九所示:

图片9.png 

图九:线反电动势测量硬件连接图

按上图九连接好实物之后,拖动待测电机即可在示波器上看到UVWV对应的线反电动势实际波形图,具体如下图十所示:

 

图片10.png

图十:线反电动势波形图

至此,我们已经能够通过以上方法将相反电动势和线反电动势的波形给测量出来了,相反电动势的测量方法我们是通过模拟中心点的方式得到的,但是不影响我们观察波形,这样的出来的波形变化规律是跟实际的相反电动势是一致的。当然,如果电机的中心点从电机中引出,我们就没必要使用以上方法来模拟测量相反电动势波形了。这里大家明白即可。


四、总结

通过以上介绍方法,我们可以实际测量得到反电动势的波形,这迈开了我们确定绕组通电顺序的第一步,下次将给大家测量霍尔波形跟反电动势波形,并通过波形分析及矢量图合成分析来总结出一个绕组通电顺序表,大家有条件的可以提前自己实现一遍,那么本篇文章就给大家介绍到这里,谢谢大家!

 


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